(57)【要約】【課題】  光半導体素子のキャリアのオーバーフローを低減する。【解決手段】  活性層がｐ型，ｎ型クラッド層間に挟まれた構造を有する光半導体素子において、ｐ型クラッド層をそのバンド間エネルギーに相当する波長の光を透過しないようなフォトニックバンドギャップを有するフォトニック結晶を用いて形成する。それにより、ｐ型クラッド層における発光再結合の発生を抑え、活性層からｐ型クラッド層への電子のオーバーフローの発生確率を低減する。【選択図】  図２
2006286888.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性層が一対のクラッド層間に挟まれた構造を有する光半導体素子において、
前記クラッド層のうち少なくとも一方のクラッド層がフォトニック結晶を用いて形成されていることを特徴とする光半導体素子。
【請求項２】
前記一方のクラッド層は、ｐ型の導電型を有していることを特徴とする請求項１記載の光半導体素子。
【請求項３】
前記フォトニック結晶は、前記活性層の発光波長と異なる波長帯域にフォトニックバンドギャップを有していることを特徴とする請求項１記載の光半導体素子。
【請求項４】
活性層が一対のクラッド層間に挟まれた構造を有する光半導体素子の製造方法において、
前記クラッド層のうち少なくとも一方のクラッド層をフォトニック結晶を用いて形成する工程と、
前記フォトニック結晶を用いて形成された前記一方のクラッド層を用いて前記一方のクラッド層と他方のクラッド層との間に前記活性層が挟まれた構造を形成する工程と、
を有することを特徴とする光半導体素子の製造方法。
【請求項５】
前記フォトニック結晶を用いて形成された前記一方のクラッド層を用いて前記一方のクラッド層と前記他方のクラッド層との間に前記活性層が挟まれた構造を形成する工程においては、
前記フォトニック結晶を用いて形成された前記一方のクラッド層を前記活性層側に融着させ、前記一方のクラッド層と前記他方のクラッド層との間に前記活性層が挟まれた構造を形成することを特徴とする請求項４記載の光半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光半導体素子およびその製造方法に関し、特に光増幅素子等の光半導体素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光増幅素子等の光半導体素子は、通常その内部に、ｐ型クラッド層とｎ型クラッド層との間に活性層が挟まれた構造を有しており、ｐ型，ｎ型クラッド層間に所定のバイアスを印加したときの活性層における発光再結合を利用して光が取り出される。
【０００３】
従来、このような光半導体素子の構成材料としては、ＧａＡｓやＩｎＰといった化合物半導体のほかＡｌＧａＮ等の窒化物半導体が一般的に用いられてきた。近年では、このような光半導体素子の活性層の部分にフォトニック結晶を用いた提案もなされている（特許文献１参照）。フォトニック結晶とは、屈折率の異なる物質を光の特定波長以下のサイズで規則正しく周期的に配列させた構造を有する結晶であり、物質の配列の仕方によって１次元、２次元、３次元結晶に分類される。このようなフォトニック結晶は、その周期に応じた特定波長の光が透過できないため、上記提案では、これを光半導体素子の活性層部分に用いることにより、そこでの発光や発熱を伴う不要な放射再結合を抑える等の試みがなされている。
【０００４】
また、近年では、このようなフォトニック結晶の周期構造の形態や形成方法等についても様々な検討がなされてきている（特許文献１，非特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−２３２６６９号公報
【非特許文献１】ネイチャー マテリアルズ（Nature Materials），２００３年，Ｖｏｌ．２，ｐ．１１７−１２１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の光半導体素子には、次のような問題点があった。
図７は従来の光半導体素子のエネルギーバンド構造の模式図である。
光半導体素子が、例えばこの図７に示すように、その活性層１００をｐ型，ｎ型クラッド層１０１，１０２間に挟まれた素子構造を有している場合で、そのｐ型クラッド層１０１側を正電圧（＋）、ｎ型クラッド層１０２側を負電圧（−）とする順バイアスを印加した場合を想定する。この場合、通常は、伝導帯（Ｅｃ）ではｎ型クラッド層１０２にある電子が活性層１００のポテンシャル井戸に落ち込み、価電子帯（Ｅｖ）ではｐ型クラッド層１０１にある正孔が活性層１００のポテンシャル井戸に落ち込んで、その電子−正孔対が再結合することによって、そのバンド間のエネルギーに相当する波長の光（光ａ）が取り出される。
【０００６】
しかし、実際の光半導体素子においては、その構成材料や動作条件等によっては、一旦活性層１００のポテンシャル井戸に入った電子が活性層１００とｐ型クラッド層１０１との間に存在するエネルギー障壁を飛び越えてｐ型クラッド層１０１に流れ（「オーバーフロー」という。）、ｐ型クラッド層１０１内で再結合を起こして発光してしまったり（光ｂ）、発熱を伴う再結合を起こしてしまったりする場合がある。
【０００７】
また、オーバーフローした電子がそのままｐ型クラッド層１０１側に接続されている電極まで流れて行ってしまう場合もある。これは光半導体素子にとっては、発光に寄与しないいわば無駄な電流が流れていることにほかならず、発光効率低下と共に消費電力増加の一因にもなっている。特に光増幅素子は通常高い電流密度で動作させるため、このようなオーバーフローによる消費電力の増加は無視できない。
【０００８】
光半導体素子内において、そのｐ型クラッド層１０１まで移動した電子は、発光再結合のほか、発熱、拡散、ドリフト等によってもそこから消失していく。しかし、その多くは発光再結合である。そして、上記のようなオーバーフローは、ｐ型クラッド層１０１で発光再結合が発生しやすい場合には、いっそう起こりやすくなる。したがって、ｐ型クラッド層１０１での発光再結合の発生を抑えるようにすれば、結果的にオーバーフローの発生確率を下げることが可能になる。
【０００９】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、キャリアのオーバーフローを抑え高効率で発光を取り出すことのできる低消費電力の光半導体素子およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明では上記課題を解決するために、活性層が一対のクラッド層間に挟まれた構造を有する光半導体素子において、前記クラッド層のうち少なくとも一方のクラッド層がフォトニック結晶を用いて形成されていることを特徴とする光半導体素子が提供される。
【００１１】
このような光半導体素子によれば、その活性層を挟むクラッド層のうちの少なくとも一方のクラッド層がフォトニック結晶を用いて形成されるため、活性層からそのクラッド層へのキャリアのオーバーフローを抑制することが可能になる。それにより、オーバーフローに起因したそのクラッド層内でのキャリアの再結合や、不要な電流の流れが抑えられるようになる。
【００１２】
また、本発明では、活性層が一対のクラッド層間に挟まれた構造を有する光半導体素子の製造方法において、前記クラッド層のうち少なくとも一方のクラッド層をフォトニック結晶を用いて形成する工程と、前記一方のクラッド層を用いて前記一方のクラッド層と他方のクラッド層との間に前記活性層が挟まれた構造を形成する工程と、を有することを特徴とする光半導体素子の製造方法が提供される。
【００１３】
このような光半導体素子の製造方法によれば、光半導体素子の活性層を挟むクラッド層のうちの少なくとも一方のクラッド層をフォトニック結晶を用いて形成し、それを用いて他方のクラッド層との間に活性層を挟んだ構造を形成する。それにより、活性層からフォトニック結晶が用いられたクラッド層へのキャリアのオーバーフローが抑制された光半導体素子が形成される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、光半導体素子の活性層を挟むクラッド層のうち少なくとも一方のクラッド層をフォトニック結晶を用いて形成するようにした。これにより、キャリアのオーバーフローを抑え、高効率で発光を取り出すことができ、さらに低消費電力で動作可能な光半導体素子が実現可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は光半導体素子の要部概念図である。
光半導体素子は、通常、この図１に示すように、活性層１が導電型の異なる一対のｐ型，ｎ型クラッド層２，３の間に挟まれた積層構造を有しており、このような構造が適当な基板４の上に形成されている。図１の場合、基板４にはｎ型の導電型を有する基板（ｎ型基板）が用いられ、このｎ型基板上にｎ型クラッド層３が積層されている。
【００１６】
活性層１は、従来公知の構成とすることが可能であり、例えば、ＩｎＧａＡｓ等のバルク体や、そのような材料を用いた量子井戸構造体、あるいはＩｎＡｓ等の量子ドットを形成した量子ドット構造体等を用いることができる。
【００１７】
ｐ型クラッド層２には、ここではｐ型不純物がドープされた３次元フォトニック結晶が用いられる。このようなフォトニック結晶は、ｐ型不純物をドーピングしたＩｎＰ等を用いて形成することができ、例えば次のような手順で形成することが可能である。
【００１８】
まず、適当な材質およびサイズ（平面サイズおよび厚さ）のウェハに所定導電型の不純物をドーピングした後、パターニングとエッチングを行い、外周のフレームになる部分を残して一定周期のスリットを形成する。すなわち、これにより、ウェハの一方の側から他方の側に向かう一定の幅を持った棒状の結晶（「パイル」という。）が周期的に並設されたウェハ（「２次元フォトニックプレート」という。）が得られる。
【００１９】
そして、これを同様にして形成された別の２次元フォトニックプレートと貼り合わせる。その際は、２枚の２次元フォトニックプレートのパイル同士が平面から見たときに互いに直交するようにして貼り合わせる。そして、さらに３枚目の２次元フォトニックプレートを、平面から見たときにそのパイルが２枚目の２次元フォトニックプレートのパイルと直交するように、かつ、平面から見たときに１枚目の２次元フォトニックプレートのパイルと重ならないように、貼り合わせる。これにより、フォトニック結晶の基本構造が形成される。
【００２０】
２次元フォトニックプレートのパイルの幅および周期を適当に設定することにより、それに応じたフォトニックバンドギャップを有するフォトニック結晶を得ることができる。最終的には、形成する光半導体素子の要求特性等を基に、活性層１やｐ型，ｎ型クラッド層２，３の材質に応じて、必要な層数だけ２次元フォトニックプレートを貼り合わせ、目的のフォトニック結晶を得る。
【００２１】
また、ｎ型クラッド層３は、例えば、ｎ型不純物をドーピングしたＩｎＰ等を用いて形成することができる。
このような構成を有する光半導体素子の形成に当たっては、活性層１の発光波長と異なる波長帯域にフォトニックバンドギャップを有するフォトニック結晶を用いてｐ型クラッド層２を形成する。さらに言えば、ｐ型クラッド層２を、その材質に応じたバンド間エネルギーに相当する波長の光を透過させないようなフォトニックバンドギャップを有するフォトニック結晶を用いて形成する。なお、面発光型の光半導体素子を形成する場合には、ｐ型クラッド層２は、さらに、発光波長の光すなわち活性層１の材質に応じたバンド間エネルギーに相当する波長の光を透過するフォトニックバンドギャップを有していることが必要になる。
【００２２】
図２は光半導体素子のエネルギーバンド構造の模式図である。なお、図２には、順バイアス印加時の状態を示している。
活性層１を挟むｐ型クラッド層２側を正電圧（＋）、ｎ型クラッド層３側を負電圧（−）とする順バイアスが印加された場合、通常は前述のように、伝導帯（Ｅｃ）ではｎ型クラッド層３にある電子が、価電子帯（Ｅｖ）ではｐ型クラッド層２にある正孔が、それぞれ活性層１のポテンシャル井戸に落ち込み、これらの電子−正孔対が活性層１で再結合することによってそのバンド間エネルギーに相当する波長の発光が起きる。
【００２３】
このとき、ｐ型クラッド層２がそのバンド間エネルギーに相当するフォトニックバンドギャップを有していると、図中点線で示したように、たとえ電子が活性層１からｐ型クラッド層２にオーバーフローしたとしても原理的にはｐ型クラッド層２内での発光再結合は起こらなくなる。電子は、発光のほか、発熱や拡散等によってもｐ型クラッド層２から消失していくが、その大部分を占める発光再結合過程が律速されることで、結果的に光半導体素子ではオーバーフローの発生確率が下がる。そして、相対的に本来の活性層１での発光再結合の発生確率が高まることになる。
【００２４】
このようにｐ型クラッド層２にフォトニック結晶を用いてオーバーフローを抑えることにより、本来光半導体素子から取り出されるべき波長の光を高効率で取り出すことが可能になる。さらに、オーバーフローを抑えることにより、発光に寄与しない無駄な電流を抑えることができるようになるので、光半導体素子の低消費電力化が可能になる。
【００２５】
なお、ここではｎ型クラッド層３を基板４側に設け、活性層１を挟んでｐ型クラッド層２を設ける構成としたが、これらｐ型，ｎ型クラッド層２，３の配置を入れ替えた構成としても構わない。その場合は基板としてｐ型の導電型を有する基板（ｐ型基板）を用い、その上にｐ型クラッド層、活性層、ｎ型クラッド層を順に積層すればよい。このような構造とした場合にも、活性層からｐ型クラッド層への電子のオーバーフローを効果的に抑制することができる。
【００２６】
また、ここではｐ型クラッド層２のみをフォトニック結晶を用いて形成したが、ｐ型クラッド層２に加えてｎ型クラッド層３をフォトニック結晶を用いて形成してもよい。それにより、活性層１からｐ型クラッド層２への電子のオーバーフローと共に、活性層１からｎ型クラッド層３への正孔のオーバーフローも抑えることが可能になる。さらに、ｎ型クラッド層３のみをフォトニック結晶を用いて形成することも可能である。ただし、正孔は電子に比べるとその有効質量が大きいため、正孔のオーバーフローは電子のオーバーフローよりも起こりにくい。そのため、クラッド層にフォトニック結晶を用いる場合には、ｐ型クラッド層２のみ、あるいはｐ型クラッド層２とｎ型クラッド層３の両方に、フォトニック結晶を用いるとより効果的である。
【００２７】
また、ここではｐ型クラッド層２に３次元のフォトニック結晶を用いるようにしたが、形成する光半導体素子の要求特性等によっては、１次元や２次元のフォトニック結晶を用いることが可能な場合もある。ｎ型クラッド層３についても同様である。
【００２８】
また、ここではｐ型クラッド層２の全部をフォトニック結晶で構成するようにしたが、一部のみをフォトニック結晶で構成するようにしてもよい。ｎ型クラッド層３についても同様である。
【００２９】
以下では、クラッド層にフォトニック結晶を用いた光半導体素子について、より具体的に説明する。
図３は光半導体素子の一例の要部断面模式図である。
【００３０】
この図３に示す光半導体素子１０は、ｎ型のＩｎＰからなるｎ型基板１１上に、ｎ型のＩｎＰで構成されたｎ型クラッド層１２が形成されており、その上には、一対のＩｎＧａＡｓＰの光ガイド層１３，１４に挟まれた活性層１５が設けられている。そして、光ガイド層１４上には、ｐ型のＩｎＰのフォトニック結晶で構成されたｐ型クラッド層１６が形成され、さらにその上に、フォトニック結晶で構成されたコンタクト層１７が形成されている。
【００３１】
ここで、ｎ型クラッド層１２には、ｎ型不純物がドーピングされたＩｎＰが用いられ、約１００ｎｍ〜約４００ｎｍの膜厚で形成される。
光ガイド層１３，１４は、活性層１５の両側に分割して設けられたＳＣＨ（Separate Confinement Heterostructure）層であり、発生した光を活性層１５内に閉じ込めて光の横方向の伝播効率を高める役割を果たす。この光ガイド層１３，１４間に挟まれる活性層１５は、ＩｎＧａＡｓのバルク体、ＩｎＧａＡｓを用いた量子井戸構造体、ＩｎＡｓの量子ドットを形成した量子ドット構造体等で構成される。光ガイド層１３，１４および活性層１５は、合計で約２００ｎｍ〜約６００ｎｍの膜厚となるように形成される。
【００３２】
ｐ型クラッド層１６は、ｐ型不純物がドーピングされたＩｎＰのフォトニック結晶を用いて厚さ約３０００ｎｍ〜約６０００ｎｍで形成される。フォトニック結晶は、例えば、前述のように、ＩｎＰのパイル１６ａを所定の方向性を持って積み重ねることによって構成され、ｐ型クラッド層１６のバンド間エネルギーに応じた周期および層数、換言すればｐ型クラッド層１６のバンド間エネルギーに相当する波長の光を透過させない周期および層数で構成される。
【００３３】
コンタクト層１７は、ここではｐ型クラッド層１６と同様にフォトニック結晶を用いて厚さ約１００ｎｍ〜約５００ｎｍで形成される。なお、コンタクト層１７には、このようにフォトニック結晶を用いるほか、バルク体を用いるようにしてもよい。
【００３４】
続いて、上記光半導体素子１０の形成方法を図３および図４を参照して説明する。
図４は光半導体素子の形成フローの一例を示す図である。
光半導体素子１０の形成では、まず、フォトニック結晶のｐ型クラッド層１６を形成する（ステップＳ１）。形成に当たっては、まず、適当なサイズのＩｎＰウェハに、ｐ型不純物をドーピングした後、パターニングとエッチングを行い、外周のフレームになる部分（図示せず。）を残してパイル１６ａが周期的に並設された２次元フォトニックプレート１６ｂを形成する。各パイル１６ａの幅Ａは、約０．０５μｍ〜約０．５μｍの範囲とする。また、周期（格子間隔）Ｂは、約０．１μｍ〜約１μｍの範囲とする。
【００３５】
そして、これと同様にして形成された別の２次元フォトニックプレート１６ｃを貼り合わせ、さらにもう一枚別の２次元フォトニックプレート１６ｄを貼り合わせて、３層の２次元フォトニックプレート１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを積み重ねた約０．１μｍ〜約１μｍの格子間隔Ｂのフォトニック結晶を形成する。
【００３６】
最終的には、光半導体素子１０に必要な層数を積み重ね、ｐ型クラッド層１６の材質（ここではＩｎＰ）に応じたバンド間エネルギーに相当する波長の光を透過しないようなフォトニックバンドギャップを有するフォトニック結晶の構造体を形成する。なお、図３に示したｐ型クラッド層１６は、模式的に示したものであって、その層数は実際のものと必ずしも一致するものではない。
【００３７】
次いで、ｎ型基板１１上にｎ型クラッド層１２、光ガイド層１３、活性層１５、光ガイド層１４を形成する（ステップＳ２）。これらの各層は、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法やＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法等の気相成長法を用いて、ｎ型基板１１上に順に積層して形成することができる。
【００３８】
その後、ｎ型基板１１上にｎ型クラッド層１２、光ガイド層１３，１４、活性層１５を形成したこの積層構造体と、先に形成したｐ型クラッド層１６とを融着して一体化する（ステップＳ３）。融着は、例えば、窒素等の不活性ガス雰囲気中、適当な温度で加熱しながらｐ型クラッド層１６と光ガイド層１４側とを圧接することによって行う。なお、融着の際は、融着面のｐ型クラッド層１６の各パイル１６ａが光ガイド層１４に密着して接合されるように留意する。
【００３９】
ｐ型クラッド層１６の融着後は、コンタクト層１７を形成する（ステップＳ４）。コンタクト層１７は、ｐ型クラッド層１６の場合と同様の手順で所定の幅Ａおよび格子間隔Ｂを有するフォトニック結晶を形成することによって得られる。
【００４０】
コンタクト層１７の形成後は、ｎ型基板１１上にｎ型クラッド層１２等を積層形成してｐ型クラッド層１６を融着させたものに、さらに、このコンタクト層１７をｐ型クラッド層１６上に融着させて一体化する（ステップＳ５）。融着は、上記同様、例えば適当な雰囲気中で加熱しながらコンタクト層１７とｐ型クラッド層１６側とを圧接することによって行い、融着面で各パイル１６ａが密着するように融着させて一体化する。
【００４１】
これにより、図３に示した構成を有する光半導体素子１０が得られる。以降は、従来公知の手順に従い、ｐ側，ｎ側にそれぞれ電極を形成すればよい。
なお、コンタクト層１７をバルク体で構成する場合にも、光半導体素子１０は同様の手順で形成することが可能である。
【００４２】
以上述べたこの光半導体素子１０によれば、ｎ型，ｐ型クラッド層１２，１６間に順バイアスが印加されると、活性層１５において電子−正孔対の発光再結合が起こり、活性層１５のバンド間エネルギーに相当する波長の光が生成される。この光半導体素子１０では、通常、生成された光は、光ガイド層１３，１４およびｎ型，ｐ型クラッド層１２，１６によって反射され、主に横方向へと伝播されていく。
【００４３】
ここで、仮に電子が活性層１５からｐ型クラッド層１６へオーバーフローしたとしても、ｐ型クラッド層１６ではそのフォトニックバンドギャップによりｐ型クラッド層１６のバンド間エネルギーに相当する波長の光の存在が制限されるため、そこでの発光再結合は抑止される。その結果として、ｐ型クラッド層１６での発光再結合を引き起こす主原因であるオーバーフローの発生確率を大幅に下げることが可能になり、活性層１５での発光効率の向上と光半導体素子１０の低消費電力化を図ることができるようになる。
【００４４】
なお、上記の例では、基板側にｎ型クラッド層を形成する構成としたが、ｐ型クラッド層を基板側に形成する構成とすることも可能である。
図５は光半導体素子の別の例の要部断面模式図、図６は光半導体素子の形成フローの別の例を示す図である。ただし、図５では、図３に示した要素と同一の要素については同一の符号を付し、その説明の詳細は省略する。
【００４５】
この図５に示す光半導体素子２０は、ｐ型のＩｎＰからなるｐ型基板２１を用い、ｐ型基板２１上にｐ型クラッド層１６が形成され、その上に光ガイド層１３、活性層１５、光ガイド層１４、ｎ型クラッド層１２、バルク体のコンタクト層２２が形成されている点で、上記光半導体素子１０と相違する。
【００４６】
なお、この光半導体素子２０において、ｐ型クラッド層１６はその厚さを約３０００ｎｍ〜約６０００ｎｍとし、光ガイド層１３，１４および活性層１５はその合計膜厚を約２００ｎｍ〜６００ｎｍとし、ｎ型クラッド層１２はその膜厚を約３０００ｎｍ〜約６０００ｎｍとし、コンタクト層２２はその膜厚を約１００ｎｍ〜５００ｎｍとしている。
【００４７】
上記構成を有する光半導体素子２０を形成する場合には、フォトニック結晶のｐ型クラッド層１６を形成し（ステップＳ１０）、ｐ型不純物がドーピングされたｐ型基板２１を用意して（ステップＳ１１）、ｐ型クラッド層１６とｐ型基板２１とを融着して一体化する（ステップＳ１２）。融着は、上記同様、例えば適当な雰囲気中で加熱しながらｐ型クラッド層１６とｐ型基板２１とを圧接することによって行い、融着面のｐ型クラッド層１６の各パイル１６ａがｐ型基板２１に密着するように融着させて一体化する。
【００４８】
次いで、光ガイド層１３、活性層１５、光ガイド層１４、ｎ型クラッド層１２、コンタクト層２２を順に積層して形成する（ステップＳ１３）。その際、コンタクト層２２は、その他の光ガイド層１３等と同様、ＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法等を用いて形成することができる。なお、形成順は、これとは逆に、コンタクト層２２側から光ガイド層１３側へ形成していくようにしても構わない。
【００４９】
光ガイド層１３，１４、活性層１５、ｎ型クラッド層１２、コンタクト層２２の積層構造体の形成後は、これをｐ型基板２１上のｐ型クラッド層１６に融着しこれらを一体化する（ステップＳ１４）。融着は、上記同様、例えば適当な雰囲気中で加熱しながらｐ型クラッド層１６側と光ガイド層１３側とを圧接することによって行い、融着面のｐ型クラッド層１６の各パイル１６ａが光ガイド層１３に密着するように融着させて一体化する。なお、融着に先立ち、光ガイド層１３，１４、活性層１５、ｎ型クラッド層１２、コンタクト層２２の積層構造体の形成時に用いた基板は、あらかじめ、研磨や化学エッチング等により除去しておく。
【００５０】
これにより、図５に示した構成を有する光半導体素子２０が得られる。以降は、従来公知の手順に従い、ｐ側，ｎ側にそれぞれ電極を形成すればよい。
以上述べたこの光半導体素子２０によっても、上記光半導体素子１０と同様、ｐ型クラッド層１６でそのバンド間エネルギーに相当する波長の光の存在が制限されるため、そこでの発光再結合が効果的に抑止される。その結果、ｐ型クラッド層１６へのオーバーフローの発生確率が大幅に低下し、光半導体素子２０の発光効率向上および低消費電力化が図られる。
【００５１】
なお、上記２つの光半導体素子１０，２０では、活性層１５を挟むｎ型，ｐ型クラッド層１２，１６のうちｐ型クラッド層１６のみにフォトニック結晶を用いたが、ｎ型クラッド層１２にもフォトニック結晶を用いるようにしても構わない。また、ｎ型クラッド層１２のみにフォトニック結晶を用いることも可能である。
【００５２】
また、以上の説明における各層の材質、膜厚、構造、形成条件等は、上記の例に限定されるものではなく、形成する光半導体素子の要求特性等に応じて、任意に設計変更可能である。
【００５３】
（付記１）  活性層が一対のクラッド層間に挟まれた構造を有する光半導体素子において、
前記クラッド層のうち少なくとも一方のクラッド層がフォトニック結晶を用いて形成されていることを特徴とする光半導体素子。
【００５４】
（付記２）  前記一方のクラッド層は、ｐ型の導電型を有していることを特徴とする付記１記載の光半導体素子。
（付記３）  前記フォトニック結晶は、前記活性層の発光波長と異なる波長帯域にフォトニックバンドギャップを有していることを特徴とする付記１記載の光半導体素子。
【００５５】
（付記４）  前記活性層と前記クラッド層との間に光ガイド層を有していることを特徴とする付記１記載の光半導体素子。
（付記５）  活性層が一対のクラッド層間に挟まれた構造を有する光半導体素子の製造方法において、
前記クラッド層のうち少なくとも一方のクラッド層をフォトニック結晶を用いて形成する工程と、
前記フォトニック結晶を用いて形成された前記一方のクラッド層を用いて前記一方のクラッド層と他方のクラッド層との間に前記活性層が挟まれた構造を形成する工程と、
を有することを特徴とする光半導体素子の製造方法。
【００５６】
（付記６）  前記フォトニック結晶を用いて形成された前記一方のクラッド層を用いて前記一方のクラッド層と前記他方のクラッド層との間に前記活性層が挟まれた構造を形成する工程においては、
前記フォトニック結晶を用いて形成された前記一方のクラッド層を前記活性層側に融着させ、前記一方のクラッド層と前記他方のクラッド層との間に前記活性層が挟まれた構造を形成することを特徴とする付記５記載の光半導体素子の製造方法。
【００５７】
（付記７）  前記クラッド層のうち少なくとも前記一方のクラッド層を前記フォトニック結晶を用いて形成する工程において、
前記一方のクラッド層のみを前記フォトニック結晶を用いて形成した場合には、
前記他方のクラッド層の上に前記活性層を形成し、
前記フォトニック結晶を用いて形成された前記一方のクラッド層を前記活性層側に融着させ、前記一方のクラッド層と前記他方のクラッド層との間に前記活性層が挟まれた構造を形成することを特徴とする付記５記載の光半導体素子の製造方法。
【００５８】
（付記８）  前記一方のクラッド層は、ｐ型の導電型を有していることを特徴とする付記５記載の光半導体素子の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】光半導体素子の要部概念図である。
【図２】光半導体素子のエネルギーバンド構造の模式図である。
【図３】光半導体素子の一例の要部断面模式図である。
【図４】光半導体素子の形成フローの一例を示す図である。
【図５】光半導体素子の別の例の要部断面模式図である。
【図６】光半導体素子の形成フローの別の例を示す図である。
【図７】従来の光半導体素子のエネルギーバンド構造の模式図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  活性層
２  ｐ型クラッド層
３  ｎ型クラッド層
４  基板
１０，２０  光半導体素子
１１  ｎ型基板
１２  ｎ型クラッド層
１３，１４  光ガイド層
１５  活性層
１６  ｐ型クラッド層
１６ａ  パイル
１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ  ２次元フォトニックプレート
１７，２２  コンタクト層
２１  ｐ型基板
Ａ  パイルの幅
Ｂ  格子間隔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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